Prolog中的广度优先搜索

Posted 2021-04-18

我是Prolog的新手，目前正在实施DFS（深度优先搜索）和BFS（广度优先搜索）算法。我的DFS可以正常工作，如下面的代码，但BFS在到达叶节点时终止并中止（它不会回溯并继续搜索）。我还阅读了一些关于此的示例代码，但是有些函数没有像s（Node，NewNode）那样定义......所以很难理解，或者版本使用Queue太复杂了。

这是我的代码：一些地面功能：

%connected(+Start, +Goal, -Weight)
connected(1,7,1).
connected(1,8,1).
connected(1,3,1).
connected(7,4,1).
connected(7,20,1).
connected(7,17,1).
connected(8,6,1).
connected(3,9,1).
connected(3,12,1).
connected(9,19,1).
connected(4,42,1).
connected(20,28,1).
connected(17,10,1).

connected2(X,Y,D) :- connected(X,Y,D).
connected2(X,Y,D) :- connected(Y,X,D).

next_node(Current, Next, Path) :-
    connected2(Current, Next, _),
    not(member(Next, Path)).

DFS实施：

depth_first(Goal, Goal, _, [Goal]).
depth_first(Start, Goal, Visited, [Start|Path]) :-
    next_node(Start, Next_node, Visited),
    write(Visited), nl,
    depth_first(Next_node, Goal, [Next_node|Visited], Path).

BFS实施：

breadth_first(Goal, Goal, _,[Goal]).
breadth_first(Start, Goal, Visited, Path) :-
    findall(X,
            (connected2(X,Start,_),not(member(X,Visited))),
            [T|Extend]),
    write(Visited), nl,
    append(Visited, [T|Extend], Visited2),
    append(Path, [T|Extend], [Next|Path2]),
    breadth_first(Next, Goal, Visited2, Path2).

Path类似于Queue列表。例如，当调用DFS时：

?- depth_first(1, 28, [1], P).

BFS：

?- breadth_first(1, 28, [1], []).

答案

首先，s(A,B)的通常概念就像你的connect2(A,B,_)。

您应该使您的接口谓词显式：

depth_first( Start, Goal, Path):-
    depth_first( Start, Goal, [Start], Path).

在BFS中维护队列并不复杂。而不是Visited，有VisitedLists队列（从前面弹出;在末尾添加;因此FIFO）：

consed(A,B,[B|A]).

bfs(Goal, [Visited|Rest], Path) :-                     % take one from front
    Visited = [Start|_],            
    Start == Goal,
    findall(X,
        (connected2(X,Start,_),not(member(X,Visited))),
        [T|Extend]),
    maplist( consed(Visited), [T|Extend], VisitedExtended),      % make many
    append(Rest, VisitedExtended, UpdatedQueue),       % put them at the end
    bfs( Goal, UpdatedQueue, Path ).

当达到目标时，Path被实例化：

bfs(Goal, [[Goal|Visited]|_], Path):- 
    reverse([Goal|Visited], Path).

接口调用需要相应调整。它应该是

breadth_first( Start, Goal, Path):- bfs( Goal, [[Start]], Path).